Транзисторный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоян кого напряжения в переменное посредством двухтактных транзисторных инверторов. По основному авт.св.№902179 известен транзисторный инвертор, содержащий задающий генератор с двухтактным выходом, две пары вспомогательных транзисторов и двухтактный усилитель мощности на двзос силовых транзисторах, эмиттеры казсдого из которьк соединены с входным вьтодом инвертора, а базы связаны с этим входным выводом через первый вспомогательный транзистор, ограничитель ный резистор и источник отпирающего напряжения и через второй вспомогательный транзистор противоположного типа проводимости, ограничитель ный резистор и источник запирающего напряжения, примем базы вспомогательных транзисторов связаны с выходами задающего генератора, при этом коллекторы первого и второго вспомогательных транзисторов в каждой паре объединены и соединены непосредственно с базами силовых транзисторов соответственно, эмиттеры первых вспомогательньЬс транзисторов объединены и через первый ограничительный резистор и источник отпирающего напряжения соединены с эмиттера ми силовых транзисторов, эмиттеры вт рых вспомогательных транзисторов объ динены и через второй ограничительный резистор и источник запирающего напряжения соединены с эмиттерами силовых транзисторов, между базами вспомогательных транзисторов каждой пары включены дополнительные резисторы, база каждого из вспомогательных транзисторов соединена с выходом логической ячейки И-НЕ, вход которой соединен с одним из выходов заданицего генератора, а цепь питания логиче ких ячеек соединена с эмиттерами силрвых транзисторов Е.13. В данном транзисторном инверторе включение силовых транзисторов произ водится нормированным током, а выклю чение форсировано. Однако величина тока включения силовых транзисторов выбирается из условия разброса коэффициента усиления (jbYn изменения величины тока коллекторов CJi) . Производственная величина разброса jv силовых транзисторов колеблется ввесьма больших пределах (10-100), а при воздействии температурных градиентов величина J изме1 яется от5 до 150 и более. Изменение тока ,Л, обусловлено изменением величины нагрузки и может изменяться от нескольких миллиампер до нескольких ампер и более. Исходя из упомянутых величин включающий ток базы силовых транзисторов можно значительно превысить ток Oii, при этом силовые транзисторы входят в режим глубокого насьпцения, и время вьпслючёния силовых транзисторов даже при их форсированном выключении весьма велико. Цель изобретения - уменьшение времени выключений силовых транзисторов при одновременном снижении мощности потерь. Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный инвертор введены три диода, транзистор и резистор, аноды диодов объединены и соединены с базой транзистора и одним выводом введенного резистора, другой вывод которого, соединенный с эмиттером транзистора, подключен к эмиттерам первой пары вспомогательных транзисторов,, при этом коллектор транзистора соединен с эмиттерами силовыхх транзисторов, 1 атоды первых двух диодов соединены соответственно с коллекторами силовых транзисторов, а катод третьего диода соединен с источником отпирающего напряжения. На чертеже изображена принци.пиальная электрическая схема транзист орного инвертора. Транзисторньй инвертор содержит задающий генератор 1 с двухтактным выходом, состоящий из автогене:ратора 2, выход которого подключен к счетному входу триггера 3, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами логических ячеек И-НЕ 4 и 5, другие два входа которых соединены с цепью зшравления или регулирования инвертора, а выходы подключены непосредственно к базам первых вспомогательных транзисторов 6 и 7, эмиттеры которых объединены и подключены ,к эмиттеру транзистора 8, koTopb подключен к одному выводу первого ограничительного резистора 9 и к одному выводу резистора 10. Коллекторы первьк вспомогательных тран-зисторов 6 и 7 подключены соответст венно к базам силовых транзисторов 11 и 12 усилителя мощностр 13 и кол лекторам вторых вспомогательных транзисторов 14 и 15, противоположного по отношению к первым типа пр водимости. Эмиттеры транзисторов 14 и 15 подключены к одному вьшоду второго ограничительного резистора 16. Базы транзисторов 14 и 15 через параллельно включенные резисторы 17 и 18 и конденсаторы. 19 и 20 резистивно-емкостных делителей подклю чены к соответствующим базам транзисторов 6 ri 7, а через другие резис торы 21 и 22 указанных резистивноемкостных делителей связаны с вторым выводом резистора 16 и подключены к отрицательному выводу источника запирающего напряжения, вьтолненного в виде вьтрямителя 23. Положительный вывод источника отпирающего напряжения 24 соединен с вторым выводом резистора 9 и катодом диода 25, анод которого соединен с анодами диодов 26 и 27 и подключен к базе транзистора 8, база которого подключена к другому вьтоду резистора 10. Катоды диодов 26 и 27 соответственно подключены к коллекторам силовых транзисторов 11 и 12, эмитте1Й 1 которых объединены и подключеш) к одному вьшоду 28 инвертора 29, именяцего ДРУГОЙ вывод. Вьшод 28 подключен к объединенным анодам диодов 30 и 31, шунтирующих базоэмиттерные переходы транзисторов 11 и 12. Другой вьгеод инвертора подключена к средней точке первичной обмотки трансформатора 32, которая пор(ключена к одному ВХОДУ пускового узла 33, другой вхо которого соединен с эмиттерами силовых транзисторов 11 и 12. Выводы начала и конца первичной обмотки подключены к коллекторам силовых транзисторов 11 и 12,эмиттеры которьк подключены к средней точке допол нительной обмотки трансформатора 32, к промежуточным выводам которой подключены вьшрямитель 23, а. к выводам начала и конца - аноды диодов 34 и 3 катоды которых объединены и подключе ны к одному выходу пускового 33, другой выход которого подключен к положительному выходу источника 23. Выходная с56мотка трансформатора подключена к выходным выводам для подключения к нагрузке 36. Минусовы вьгооды питания задающего генератора 1.подключены к эмиттерам транзисторов 11 и 12, а плюсовые выводы -, к катодам диодов 34 и 35. Транзисторный инвертор работает следующим образом. При подаче напряжения на вход инвертора включается пусковой узел 33 и вырабатьгеает питающее напряжение. Запускается задакмций генератор i, сигналы с автогенератора 2 поступают на счетный вход триггера 3, симметричные сигналы г прямого и инверсного вйкодов которого управляют ячейка- . ми 4 и 5, На выходах ячеек 4 и 5 появляется поочередно высокий и низкий потенциал, который поочередно открывает,и закрывает транзисторы 6и 7 и зaкpывaef и открывает соответствующие транзисторы 14 и 15. Величина тока этих транзисторов, отпиракщего и запиракядего силовые транзисторы 11 и 12, определяется значением напряжения на выходе выпрямителя 23 и величиной сопротивления резисторов 9 и 16. Поочередно включаясь и выключаясь нормированным базовым током, силовые транзисторы 11 ,и 12 мгновенно изменяют потенциал коллектора с высокого уровня до низкого и наоборот. При достижении одним из коллекторов определенного низкого уровня открьгеается один из диодов 26 или 27, который открывает транзистор 8, последний открываясь, отсасывает часть включающегося тока, протекающего через эмиттерно-коллекторный переход транзистора 6 или 7в базу силовых транзисторов 11 или 12, фиксируя потенциал коллектора от- крытого транзистора на низком уровне, обеспечивая работу открытого силового транзистора 1Т или 12 в активном режиме- при минимальной мощ-f ности, рассеиваемой на коллекторных переходах, что повьппает быстродействие ключевых силовых транзисторов 8момент выключения силового тран.зистора 11 или 12 мгновенно низкий отенциал коллектора переходит в высокий, при этом соединенный с ним диод 26 или 27 за счет накопленного в нем объемного заряда не успевает полностью переключиться, и часть высокого потенциала попадает на базу транзистора 8, помогая ему закрыться, а диод 25 фиксирует этот вьгсокий потенциал, предотвращая пробой базоэмиттерного перехода транзистора

8, После окончания перехбдного процесса резистор 10 удерживает транзистор 8 в закрытом состоянии. После нескольких переключений на выходах выпрямителей 23,34 и 35 устанавливаются напряжения питания схемы, и пускойое устройство 33 отключается .

Выигрьпп во времени выключения в предлагаемом устройстве по сравнению с изтвестньм составляет более чем 2,6 раза, а мощность, рассеиваемая на коллекторах силовых транзисторов уменьшается в 3 раза.

Кроме того, уменьшение нагрузки не влияет на эффективность устройства, что позволяет использовать предлагаемое устройство в более широком диапазоне рабочих токов.

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР по авт.св. №902179, о т л и.ч а ющ и и с я тем, что, с целью уменьшения времени выключения силовых транзисторов и снижения мощности потерь, введены три диода, транзистор , J4 ilAiSiTliS ТЕХКЙ-ШСКАй и резистор, аноды диодов объединены и соединены с базой транзистора и одним выводом введенного резистора, другой вывод которого, соединенный с эмиттером транзистора, подключен к эмиттерам первой пары вспомогательных транзисторов, при этом коллектор транзистора соединен с эмиттерами силовых транзисторов, катоды диодов соединены соответственно с коллекторами силовых транзисторов, а третьего диода соединен с источником отпирающего напряжения. . W